Способ исследования процессов трения и изнашивания и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК G01N19/02 G01N3/56 

Изобретение относится к исследова-ниям фрикционных свойств материалов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при выборе материалов дпя узлов трения.

Известен способ исследования проиеосов трения и изнашивания относительно подвижных н нагруженных сжимающей силой в miiacKocTH контакта образцов, по которому один образец подвергается нагре ву или охлаждению flj

Однако при таком способе невозможно независимое изменение распределения тепловых потоков в образцах и средней п верхностной температуры в зове треиия.

Известен способ исследования процео сов трениа и изнашивания относительно подвижных и иагруженнь(х сжимающей силой в плоскости контакта образцов, по которому оба образца подвергаютоа иагре ву или охлаждению 2j|.

По этому способу при исследовании влияния ухудшенных условий теплоо тдачи оба образца одновременно -иагреваютЬЯг

а при исследовании влияния интенсивной теплоотдачи - охлаждаются.

Способ реализуется на устройстве, ct держащем два несущих; держателя испытуемых образцов шпинделя, один из которых связан с приводом вращения, а (другой с нагружающим устройством, действующим ;по его оси. Устр(йство содержит также средства для охлаждения образцов обдувом сжатым воздухом, электронагреватели, термопары и регистрирующую i аппаратуру.

Этот способ не обеспечивает получения требуемого для исследования соотношения тепловых потоков, идущих в каждый из образцов. При одновременном изменении условий теплоотдачи изменяется средняя поверхностная температура, коэф фициент же сС, изменяется незначительно.

БЬИО установлено, что на температура поверхности трения, ни температурный грбщиент в зоне трения не могут однозначно определять фрикционные характеристи- 3 .58 ки, трение и износ зависят от баланса распределения тепловых потоков в каждой из деталей пары трения, Цель изобретения - установление зави симости трения и износа от коэффициента распределения тепловых потоков в образ-. Это достигается тем, что производят одновременно регулируемый нагрев одного с разда и регулируемое охлаждение другого образца, сохраняя постоянство температуры на поверхности контакта. Устройство для осуществления способа отличается тем, что на одном из держателей установлен кольцевой нагревател а на другом - кодьцевой охладитель, связанные со средствами питания и регул№ рования. Кроме того, в этом устройстве нагреватель и охладитель выполнены переставными. На фиг, 1 схематично изображено уст1 рсйство для осуществления описываемого способа; на фиг. 2 - исследуемый узел трения с нагревателем и охладителем, На станине 1 смонтированы бабки 2 и 3, соответственно подвижная и неподвижная с соосно расположенными в них шпивделями 4 и 5, на концах которых установлены переходные гошовки 6 и 7, в которых закрвалешл втуякн 8 и 9, воул-. ка 9 - самоустанавливающаяся. Во втулках установлены держатели Ю и 11, образцов 12 н 13, соответственно неподвижисяго и подвижниго, нерабочие поверхности KOTopbtx, кроме участков,, контактир5чоищх с держателями Ю и 11, те лоизолированы. В образцах 12 и 13 на различной глубине от поверхности трения установлены термопары 14 и 15, которые размеишются равномерно по пе- риметру с тем, чтобы искажвЕгая тепловы потоков были минимальны. Одна яз тер мшар выведена непосредственно на поверхность трения для регистрации средней поверхностной температуры.

Вращение образца 13 осуществляется от двигателя 16 через клиноременную передачу 17, Момент трения регистрирует он с помощью тензобалочки (на чертеже 50 не показана), соединяемой с держателем 10 образца 12. Для создания сйшмающей нагрузки в контакта служит нагружающее устройство Б виде рычажного механизма

18,взаимодействующего со щпинделем 4, 55 Для создания требуемого теплового режима на одном из держателей 10 или 11 устанавливается кольцевой нагреватель

19,предпочтительно электрический, а

Формула изобретения

1. Способ исследования процессов трения и изнащивания относительно подвижных и нагруженнь1Х сжимающей силой в плоскости контакта образцов, подвер.гаемых нагреву и охлаждению, о т л и чающийся тем, что, с целью уста новления зависимости трения и износа от коэффициента распределения тепловык потоков в образцах, производят одновремеко регулируемый нагрев одного образца на другом - кольцевой охладитель 20, подключенный к сосуду 21 Дьюара. Нагреватель 19 и охладитель 20 вььполнены переставными, что позволяет реверсировать тепл.овые потоки. Устройство содержит также подключаем мую к термопарам 14-и 15 аппаратуру для регистрации температуры и связанные с нагревателем 19 и охладителем 20 средства питания и регулирования. Исследование процессов трения и иэнащивания осуществляется следующим образом. Вводят образцы д контакт, создают сжимающую нагрузку и приводят один из образцов во вращение. Одновременно н&гревают один из образцов и охлаждают другой, создавая в них определенные тепловые потоки, которые оцениваются по градиенту температуры на определенном участке образца и площади сечения участ ка. При исследовании контролируют поверхностную температуру и изменяют величину и иаправдедае тепловых потоков с тем, чтобы средняя поверхностная температура поддерживалась постоянной и фи- . зиксь мехаш1ческие свойства поверхностных слоев образвов не менялись в процессе опыта. Исследования целесообразно проводить при постоянной мощности трения в режиме граничного трения, В процессе исследования регистрйрз т момент треадя, износ и щероховатость поверхности образцов, . Достигаемая изобретением возможность дсспедования зависимости трения и износа от распределения тепловых потоков i позволяет более точно прогнозировать ра бот пособность конкретной пары трения в гксплуатациовных условиях и на стадии проектирования к технологической обработки, закладывать требуемую долговечность узлов 1рения путем формирования микрорельефа трущихся поверхностей, оптимального с точки зрения сроков приработки и износа пары трения.

и регулируемое охлаждение другого образца, сохраняя постоянство температуры на поверхности контакта.

2. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее два несущих держателя испытуемых образцов щпинделя, один из которых связан с приводом вращения, а другой - с нагружающим устройством, действующим по его оси, о т ли чающееся тем, что на одном ,д из держателей образцов установлен кольцевой нагреватель, а на другом - кольце- 20 Y//7/7/7

вой охладитель, связанные со средствами питания и регулирования.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а е е с я тем, что нагреватель и охладитель выполнены переставными.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Сб. Теория трения и износа, М., Наука, 1965, с. 302.

2.Чичинадзе А, В. и Трояновская Г. И. Температурное поле, коэффициент трения

и износ ({чзикционных пар, М,, Передовой научно-технический опыт. 1957, тема 2р. К прибору // / J ////77/7777/

Л прибору